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综合超快光谱系统
- 在高重复频率下具有出色的性能
- 测量范围从紫外到中红外
- 市场领先的灵敏度
- 用于时间分辨和多脉冲实验的模块
- 占地面积小，实现高度自动化
- 反射模式
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HARPIA 综合光谱系统在紧凑的空间内可以完成多种复杂的时间分辨光谱的测量。它提供直观的用户体验和方便的日常维护，满足当今科学应用的需求。扩展模块和定制选项可根据特定的测量需求定制 HARPIA 系统。
该系统围绕HARPIA-TA瞬态吸收光谱仪构建，可以使用时间相关的单光子计数，克尔门和荧光上转换（HARPIA-TF），第三束传输（HARPIA-TB）和显微镜（HARPIA-MM）模块进行扩展。HARPIA 专为在测量模式之间轻松切换而设计，并配有专用的数据采集和分析软件。每个模块都包含在一个整体铝制主体中，确保出色的光学稳定性和最小的光程长度。
对于一站式解决方案，HARPIA光谱系统可以与PHAROS或CARBIDE激光器以及ORPHEUS系列OPA相结合。HARPIA 还支持钛蓝宝石激光器和 TOPAS 系列 OPA。
应用
- 块体和显微镜中的瞬态吸收和反射
- 多脉冲瞬态吸收和反射
- 飞秒荧光上转换
- 飞秒受激拉曼散射 (FSRS)
- 皮秒至微秒的荧光 TCSPC
- 依赖强度的瞬态吸收和反射
- 闪光光解–纳秒级瞬态吸收
泵浦-探测规格参数(HARPIA-TA)
闪光光解扩展模块(HARPIA-TA-FP)
克尔门和荧光上转换扩展模块(HARPIA-TF)
第三光束传输扩展模块(HARPIA-TB)
显微镜模块(HARPIA-MM)
外形尺寸
| 型号 | 物理尺寸 (长× 宽 × 高) 1) |
|---|---|
| HARPIA-TA | 730 × 420 × 160 mm |
| HARPIA-TA 样品室区域 (长 × 宽) 2) | 205 × 215 mm |
| HARPIA-TF | 571 × 275 × 183 mm |
| HARPIA-TB | 670 × 252 × 183 mm |
- 没有外部光谱仪。
- 可选配外部样品架。
超快瞬态吸收光谱仪(HARPIA-TA)
HARPIA-TA超快瞬态吸收光谱仪在HARPIA系统中提供泵浦探测测量功能。提供多种探测光配置和检测选项：从用于单波长检测的光电二极管到结合光谱分辨宽带检测的白光超连续探测。HARPIA-TA具有广泛的选项，提供泵浦光束位置跟踪和对准、泵浦偏振控制、超连续发生器切换、样品定位以及在瞬态吸收和瞬态反射测量之间切换。宽带探头选项涵盖从紫外到中红外。探头延迟线可配置至8 ns。
HARPIA-TA 与低温恒温器、蠕动泵和其他配件兼容。光谱仪的功能可以使用扩展模块进一步扩展。
HARPIA-TA超快瞬态吸收光谱仪
用于泵浦-探测实验的 HARPIA 光学布局
定制的低温恒温器安装
闪光光解–纳秒级瞬态吸收模块(HARPIA-TA-FP)
闪光光解实验旨在测量分子系统的长寿命状态。闪光光解的原理类似于飞秒瞬态吸收（TA）实验，但延迟在纳秒-毫秒范围内。
时间分辨荧光模块(HARPIA-TF)
时间分辨荧光光谱携带激发态分子过程的信息。HARPIA-TF结合了不同的测量模式，从而可以在不同的时间尺度上观察荧光动力学。使用高重复频率PHAROS或CARBIDE激光器，可以测量荧光动力学，同时以低至几纳焦耳的脉冲能量激发样品。
模式
- 克尔门
易于使用的飞秒荧光测量。更简单的校准和维护。一次测量整个光谱。 - 荧光上转换 (FU)
更好的时间分辨率，用于测量快速荧光事件。 - 时间相关单光子计数(TCSPC)
荧光寿命测量可扩展以测量磷光信号。
HARPIA-TF飞秒荧光上转换和TCSPC模块
用于荧光上转换测量的 HARPIA 光学布局
时间相关单光子计数原理(TCSPC)
时间分辨荧光上转换原理
克尔门光谱原理
第三光束传输扩展模块(HARPIA-TB)
当标准光谱工具不足以揭示光活性系统复杂的超快动力学时，可以利用多脉冲时间分辨光谱技术来产生额外的见解。它允许在泵浦-探测相互作用之前或期间引入额外的时间延迟激光脉冲（高达4 ns），以扰乱正在进行的光动力学。
模式
- 飞秒受激拉曼散射 (FSRS)
提供重频变窄的皮秒脉冲允许执行FSRS测量。它是一种相对较新但应用度适中的时间分辨光谱技术，用于观察光激发分子系统振动结构的变化。 - 多脉冲时间分辨瞬态吸收和反射
泵-泵-探测（PDP）、泵-再泵-探测（PrPP）和预泵-泵-探测（pPPP）技术是一种操纵反应和进入更高激发态新区域的方法。
HARPIA-TB第三光束输送模块
用于多脉冲实验的 HARPIA 光学布局
多脉冲时间分辨瞬态吸收光谱中的状态转换和脉冲时序光谱图
飞秒受激拉曼散(FSRS)
显微镜模块(HARPIA-MM)
HARPIA-MM是HARPIA-TA光谱仪的显微镜模块，可实现空间分辨泵浦探测。它允许在固定位置采集时间分辨光谱，在固定探测延迟下采集差异吸收图像以及其他类型的数据。
显微镜模块具有电动XYZ样品台、宽带和单色探测选项，以及透射和反射模式以及明场模式，用于观察样品并确定泵浦探测点位置。
模式
使用独立的模块实现体积和微观泵浦探测模式之间的切换，允许在不干扰样品的情况下重新配置实验。
- 显微镜模块
- 块体模块
用于块体和微观泵浦探测模式的模块
安装了显微镜模块的HARPIA-TA
安装了块体模块的 HARPIA-TA
安装了显微镜模块的HARPIA-TA
HARPIA-MM明场模式的光学方案
HARPIA-MM透射方式的光学方案
HARPIA-MM反射方式的光学方案
选项
低温恒温器安装
HARPIA-TA支持可安装在外部或内部的低温恒温器。
样品搅拌器
将液体样品混合以避免过度暴露并确保样品新鲜。
电动泵镜
用于自动优化泵和探头重叠。
外光束转向
锁定 OPA 波长（200 –1100 nm）的光束路径。
光束轮廓仪
用于在 HARPIA 内部测量之前/之后检查任何位置的光束形状/大小。
轮廓图
综合光谱系统HARPIA
带有HARPIA-TB和HARPIA-TF模块的HARPIA系统轮廓图
HARPIA-TA超快瞬态吸收光谱仪
HARPIA-TF飞秒荧光上转换和TCSPC模块
HARPIA-TB第三光束输送模块
光学布局
用于泵浦-探测实验的 HARPIA 光学布局
用于荧光上转换测量的 HARPIA 光学布局
用于多脉冲实验的 HARPIA 光学布局
HARPIA-MM明场模式的光学方案
HARPIA-MM透射方式的光学方案
HARPIA-MM反射模式的光学方案
工作原理
时间相关单光子计数原理(TCSPC)
时间分辨荧光上转换原理
克尔门光谱原理
多脉冲时间分辨瞬态吸收光谱中的状态转换和脉冲时序光谱图
飞秒受激拉曼散射（FSRS）
HARPIA SERVICE APP – 系统控制和数据获取软件
适用于所有测量模式的一站式软件解决方案，特点如下：
- 用户友好的界面
- 测量预设
- 测量噪声抑制
- 诊断和数据导出
- 持续的技术支持和软件更新
- 提供 API，可接入第三方软件（LabVIEW， Python， MATLAB）进行远程实验控制
一款超快光谱分析软件，特点如下：
- 高级数据编辑： 切片、合并、裁剪、平滑、拟合等
- 先进的全局和目标分析
- 探测光光谱啁啾修正、校准和反褶积
- 支持 3D 数据集（2D 电子光谱，荧光寿命成像）
- 图形自动排版和数据导出功能
CarpetView 软件主界面
CarpetView 的整体分析窗口
CarpetView 的对象分析窗口
HARPIA在高重复频率下的表现
HARPIA光谱系统在高重复频率和低能量激发条件下实现了出色的信噪比。下图比较了在相同采集时间内，在 1kHz 下工作的钛蓝宝石激光器和在 64 kHz 下工作的 PHAROS 激光器获得的差异吸收光谱的信噪比（SNR）。
使用低重复频率和高重复频率激光器测量的 CdSe/ZnS 量子点的差异吸收光谱，采集时间为 5 秒。
尽力而为的信噪比，由 1 kHz（洋红色）的 Ti：Sapphire 激光器和 64 kHz（蓝色）的 PHAROS 激光器驱动的 HARPIA-TA 光谱仪实现。
泵浦-探测测量样本(HARPIA-TA)
用 HARPIA-TA 获得的溶液中β-胡萝卜素的光谱动力学
测量条件：脉冲重复率 100 kHz, 泵浦波长 490 nm, 泵浦能量 < 10 nJ, 采集时间 13 s 每频谱 (每个延迟点)。
使用信号光与参考光单通道探测器，获得的 GaAs 晶圆红外泵浦探测的动态
测量条件：重复频率 75 kHz, 泵浦光波长 700 nm, 采集间隔时间 每点 1 s。
克尔门、荧光上转换和 TCSPC 测量样本(HARPIA-TF)
DCM中的克尔门测量说明了该方法以亚皮秒时间分辨率探测荧光演变的能力。在这里，我们看到了荧光红移在光谱演变的早期是如何移动的。
β-胡萝卜素属中的克尔门测量显示了测量的分辨率。类胡萝卜素的S2→S0荧光是超快的（<100 fs），因此测量数据或多或少受IRF限制。
HARPIA-TF 荧光上转换模式下 DCM 激光染料在溶液中的荧光动态
测量条件：脉冲重复频率 100 kHz, 泵浦波长 430 nm。
使用 HARPIA-TF 在 TCPSC 模式下获取的溶液中 DCM 激光染料的荧光动态
测量条件：脉冲重复频率 100 kHz, 泵浦波长 430 nm。
FSRS和P-D-P测试样本(HARPIA-TB)
使用 HARPIA-TA 与 HARPIA-TB 模块对新黄素进行 FSRS 动态分析
测量条件: 脉冲重频 25 kHz，辉光泵浦光波长 440 nm，泵浦光能量 200 nJ ；Raman 泵浦光波长 530 nm，泵浦光能量 300 nJ。
Pump-dump- probe（PDP）模式下，pump 光与 DCM 发射带共振的 DCM 激光染料动态
测量条件：脉冲重频 50 kHz, Pump 波长 515 nm, Dump 波长 700 nm, Dump 延迟 21 ps, Pump 能量 90 nJ, Dump 能量 190 nJ。
空间分辨泵浦-探测测量样本(HARPIA-MM)
400 nm 泵浦时钙钛矿单晶的泵浦探测光谱动态。小圆圈标记的泵浦-探测点
测量条件：脉冲重复率 200 kHz, 泵浦光波长 400 nm, 泵浦光能量 2 nJ, 采集时间 每频谱 0.5 s, 物镜 Plan Fluor 4x/0.13。